低次元InP材料の特性評価と成長機構の研究

NIU Yanping ,  

MA Shufang ,  

DONG Haoyan ,  

YANG Zhi ,  

HAO Xiaodong ,  

HAN Bin ,  

WU Shengli ,  

DONG Hailiang ,  

XU Bingshe ,  

摘要

リン化インジウムは重要なⅢ–Ⅴ族半導体材料の一つであり、その独特な光学的および電気的特性により、近年大きな注目を集めています。多くの研究により、光電子工学、触媒、医学などの分野で潜在的な応用展望が示されています。しかし、現在、低次元InPナノ材料の制御可能な調製および大規模合成研究にはいくつかの課題が存在しています。これらの問題に対処するために、化学気相成長法(CVD)を用いてSi/SiO2基板上に大量の高品質InPナノワイヤを成功裏に調製し、また、多結晶InP基板上でインシチュ成長法により多数のInPナノ柱を成長させました。走査型電子顕微鏡(SEM)を利用して調製したナノ材料の形態を観察したところ、ナノワイヤの表面は滑らかで、直径は30〜65 nmの範囲であり、ナノワイヤからなる膜の厚さは約35 μmでした。ナノ柱の直径分布は550〜850 nmで、ナノ柱からなる膜の厚さは約12 μmでした。エネルギー分散型分光法(EDS)およびX線光電子分光法(XPS)を用いて調製したナノ材料の成分を分析し、InPであることを確認しました。ラマン分光法によりナノ材料の化学構造を測定し、さらに詳細な分析を行いました。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いてナノ材料の微細構造を観察しました。研究の結果、本研究で調製したナノワイヤは非常に高い結晶性を持ち、[111]方向に成長していることがわかりました。選択領域電子回折(SAED)によりナノワイヤの結晶特性を分析した際、明瞭な回折点が観察され、単結晶構造であることを示しました。光励起発光分光(PL)を用いて発光特性を分析し、さらなる解析を行いました。最後に、ナノワイヤとナノ柱の形成メカニズムについて議論し、ナノワイヤの成長は気-液-固(VLS)メカニズムに従い、ナノ柱の成長は固-液-固(SLS)メカニズムに従うことを明らかにしました。これらの研究は、InPナノ材料の制御的な調製及び大規模生産の可能性を拡大するものです。

关键词

リン化インジウム;ナノワイヤ;ナノ柱;材料特性;成長機構

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